近場(chǎng)地震下RC梁式橋抗震設(shè)計(jì)幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題的研究.pdf

1、近斷層效應(yīng)是近年來(lái)工程結(jié)構(gòu)抗震領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。由于其具有不同于遠(yuǎn)場(chǎng)地震動(dòng)的顯著特征,靠近活動(dòng)斷層基礎(chǔ)設(shè)施的地震風(fēng)險(xiǎn)要明顯高于其它區(qū)域,但是,迄今為止還沒(méi)有形成系統(tǒng)的考慮近斷層地震動(dòng)影響的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方法。由于結(jié)構(gòu)對(duì)地震作用的抵御在本質(zhì)上是地震輸入能量的消耗過(guò)程,以能量為指標(biāo)對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)和評(píng)估,可以更有效的反映地震動(dòng)的峰值、頻譜、持時(shí)等三要素對(duì)結(jié)構(gòu)破壞的綜合影響,而國(guó)內(nèi)對(duì)于這方面的研究還主要集中在建筑結(jié)構(gòu)方面,對(duì)于橋梁結(jié)構(gòu)的研究仍相

2、當(dāng)薄弱。
　　 因此,本文針對(duì)目前我國(guó)橋梁結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中存在的不足,對(duì)近斷層地震動(dòng)的峰值衰減關(guān)系和設(shè)計(jì)反應(yīng)譜進(jìn)行了研究；以某靠近活動(dòng)斷層的連續(xù)梁橋?yàn)槔?分析了此類地震下橋梁的抗震性能；并建立橋梁等效單墩模型,考察了滯回耗能在不同因素影響下的分布規(guī)律。本文的主要研究工作如下:
　　 1.基于搜集到的包括中國(guó)“5.12”汶川地震在內(nèi)的全球范圍內(nèi)23次主要地震事件中的506條近斷層地震動(dòng)記錄,引入考慮震級(jí)和斷層距影響的地震動(dòng)衰

3、減模型,采用最小二乘法對(duì)峰值加速度、峰值速度以及峰值位移進(jìn)行了回歸分析,提出了適用于近斷層區(qū)域的地震動(dòng)峰值衰減關(guān)系。與其他學(xué)者所建議衰減關(guān)系的對(duì)比表明,本文模型可更準(zhǔn)確地揭示近斷層區(qū)域地震動(dòng)峰值的衰減規(guī)律。
　　 2.根據(jù)所建立的近斷層地震動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù),對(duì)既有規(guī)范設(shè)計(jì)反應(yīng)譜進(jìn)行了近斷層地震動(dòng)實(shí)際記錄的反應(yīng)譜檢驗(yàn),在現(xiàn)行《公路橋梁抗震設(shè)計(jì)細(xì)則》設(shè)計(jì)譜的基礎(chǔ)上,引入近斷層系數(shù)k、衰減系數(shù)c分別對(duì)反應(yīng)譜加速度敏感區(qū)平臺(tái)段高度和長(zhǎng)周期段衰減

4、速率進(jìn)行調(diào)整,并對(duì)特征周期Tg的取值進(jìn)行了修正,提出了適用于近斷層區(qū)域的水平向動(dòng)力放大系數(shù)譜,可供我國(guó)規(guī)范修編參考。
　　 3.為研究近斷層地震動(dòng)作用下橋梁結(jié)構(gòu)的響應(yīng)特征,以某RC連續(xù)梁橋?yàn)槔?建立全橋彈塑性有限元分析模型,選擇符合場(chǎng)地特征的9條地震動(dòng)記錄和人工地震波,以及規(guī)范設(shè)計(jì)譜和本文所提出的近斷層建議譜,分別采用非線性動(dòng)力時(shí)程方法和反應(yīng)譜法對(duì)全橋進(jìn)行兩個(gè)水準(zhǔn)下的抗震性能研究,計(jì)算結(jié)果表明強(qiáng)脈沖地震動(dòng)下結(jié)構(gòu)的響應(yīng)明顯增大,橋

5、梁支座破損嚴(yán)重,是橋梁結(jié)構(gòu)中最薄弱的環(huán)節(jié),且現(xiàn)行《公路橋梁抗震設(shè)計(jì)細(xì)則》抗剪驗(yàn)算公式存在明顯不足。
　　 4.建立橋梁結(jié)構(gòu)的等效單墩彈塑性模型,考慮地震動(dòng)三要素(峰值、頻譜、持時(shí))的影響,分析了在強(qiáng)震作用下滯回耗能分布的變化規(guī)律。結(jié)果表明,滯回耗能主要集中在橋墩底部區(qū)域和墩頂支座處,在結(jié)構(gòu)豎向?yàn)橄麓笊闲〉姆植家?guī)律,墩底產(chǎn)生的滯回耗能最大。同時(shí),地震動(dòng)三要素對(duì)滯回耗能的分布有重要影響,隨地震動(dòng)峰值、有效持時(shí)的增加,墩底截面和橋梁支